搜寻外星生命开始了

“生命的起源就像原子的形成一样不可避免。”俄罗斯科学院应用天文研究所所长安德烈·芬克尔斯坦在六月份向天体生物学家和记者们解释他关于寻找外星生命的宏伟时间表时说道。“其他星球上存在生命，我们将在20年内找到它。”

但普林斯顿大学专攻天体生物学的地质学家塔利斯·翁斯托特提出了一个更具野心的预测。“在接下来的15年里，”他说，“我们很可能会在我们附近的一颗系外行星上发现生命。”科学家们早就预测会发现地外生命，但芬克尔斯坦和翁斯托特有充分的理由感到乐观。研究人员正在投入比以往更多的资源来寻找外星生命，并且他们已经获得了一些令人兴奋的结果。

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自1996年美国国家航空航天局（NASA）创建当前的天体生物学计划以来，该机构的年度预算已从1000万美元增加到5500万美元。同期，全球天体生物学家的总数增加到数千人，他们发表的论文数量从约40篇上升到近3000篇。基于这些研究成果，NASA已经为未来二十年制定了全面的生命搜寻任务计划。今年，科学家们利用开普勒太空望远镜的数据，发现了1200多颗新系外行星的证据，其中54颗可能宜居。今年秋季，NASA将向火星发射一个探测器，以寻找生命的化学特征。2018年，它计划向火星发送另一个探测器——这个探测器最终将提供返回地球的土壤样本。

科学家们还提出了一项双探测器任务，前往木星的冰卫星欧罗巴。他们正在设计比开普勒更先进的新望远镜，这些望远镜可以观测遥远的星系，直接寻找生命的迹象。我们最终会发现什么，当然仍然是个谜，但我们找到它的方式已经规划得很清楚了。

后院

首先从我们自己的家园开始。通过研究存在于极端环境中的生命，科学家们对如何在其他行星上寻找生命以及在哪里寻找生命有了很多了解。研究人员在火山破火山口、深海喷口和富含砷的湖泊中发现了微生物（参见“Strange Land 中的科学家”）。这些“极端微生物”的存在重新定义了在这个星球及其他星球上宜居的概念。

NASA艾姆斯研究中心的研究科学家阿尔方索·达维拉是发现居住在智利超干燥阿塔卡马沙漠盐晶体中的微生物的团队成员之一。达维拉说，这些生物依靠大气水蒸气生存，因此类似的生物也可能在火星的盐层中生存，火星有足够的大气水蒸气形成霜。加拿大北冰洋艾克赛尔海伯岛一个富含甲烷的泉水中，麦吉尔大学的微生物学家莱尔·怀特发现了在零度以下温度下生存的细菌。类似的生命形式也可能是火星近期发现的甲烷羽流的来源。“火星深层地下可能存在产生这种气体的微生物，”怀特说。今年冬天，科学家们将一窥生命可能如何在木星的冰卫星上存在。科学家们尚未触及南极冰盖下方的150多个封闭湖泊，但从12月开始，研究团队将在三年内完成三个钻探项目。

俄罗斯南北极研究所的研究人员将首先钻入东方湖（Lake Vostok），这是一个面积与安大略湖相当的水体，在厚达两英里多的冰盖下被隔离了长达2000万年。由于湖水下方的水体被密封，没有光照且极度寒冷，它异常接近欧罗巴，欧罗巴上厚厚的冰层阻挡了阳光到达疑似的地下海洋。“南极冰下系统的生命将使我们能够专注于在欧罗巴海洋中寻找生命，”蒙大拿州立大学的微生物学家约翰·普里斯库说，他将在2014年融化半英里厚的冰层到达距离东方湖以西650英里的惠兰斯湖（Lake Whillans）。“这将使我们能够设计DNA探针，并在欧罗巴海洋中寻找生物信号。”

挑战在于在不干扰或污染脆弱系统的情况下获取样本。去年二月，俄罗斯团队钻探到距离湖水100英尺处，但由于冬季不得不停止。当工作在南半球夏季恢复时，研究人员将从机械取芯机换成加热钻头，以融化最后30英尺的冰。湖水会因钻头末端的膨胀钻孔塞而减缓，然后上升100英尺并结冰。2012年12月，研究人员将返回钻取并采集样本。这些样本应该能提供许多关于什么生命能够在 such conditions 下生存的线索，同时研究人员也将学习如何更好地在更困难的条件下采集此类样本。“如果欧罗巴的冰在某些地方可能足够薄，以至于人类可以钻入或融化进去，”NASA喷气推进实验室的天体生物学家、负责未来欧罗巴任务科学团队的罗伯特·帕帕拉多说，“那么东方湖和其他冰下湖泊或许能教会我们如何做到这一点。”

邻里

科学家们正在利用在地球上学到的经验来指导我们太阳系内的即将进行的任务。火星将在近期受到最多的关注。距离3500万英里，火星位于太阳宜居带的边缘，这个轨道区域是液态水（因此也是我们所知的生命）最有可能存在于表面的地方。火星没有已知的永久性水流，但科学家们在那里发现了冰，并且今年夏天发现了季节性水流的证据。他们还发现了古代降雨、湖泊甚至海洋的迹象，这表明这颗行星曾经要温暖得多。

在11月下旬或12月初，NASA将发射火星科学实验室（Mars Science Laboratory），探索一个可能曾经有过水的古老陨石坑。这个汽车大小的漫游车将搜寻地下冰的迹象，并扫描岩石中的碳化合物，包括可能表明存在生命的氨基酸。

2018年，NASA将与欧洲空间局（ESA）合作，发起一项更具野心的项目：三阶段的火星样本返回任务。第一阶段，一个漫游车将从火星表面挖掘并储存19到37个密封的小岩芯，最快到2025年，一个着陆器将抵达，取回这些样本并将其发射到太空，然后一个最后一阶段的轨道器将拦截它并将样本带回地球。“在另一个行星的表面，用机器人仪器能做的事情有限，”SETI（搜寻地外文明计划）研究所的行星科学家辛西娅·菲利普斯说。“如果我们能把样本带回地球并在实验室里用我们所有的仪器进行研究，我们将学到更多。”

这样的任务很可能会发现数十亿年前火星上存在生命的证据，以微生物化石的形式。但包括达维拉和怀特在内的一些科学家认为，生命现在可能就存在于那里。六月份，塔利斯·翁斯托特在《自然》杂志上联合发表了一篇论文，提出了可能的地点。这篇论文描述了一种以前未知的圆形蠕虫如何在非洲一处地下近一英里深的金矿中生存——这是之前观察到的多细胞生命的100倍深度。翁斯托特说，如果这里能发生，那么在火星上也是可能的。复杂生命可能不再存在于表面，但这“表明多细胞生命仍然可以存在于地表之下。”

其他近邻世界可能提供更好的寻找生命的机会。NASA计划以两阶段任务向欧罗巴发送一个轨道器和一个飞掠探测器。轨道器将发送数据，帮助科学家确认伽利略号在1996年首次探测到的地下海洋的存在和特征。飞掠探测器将使用红外光谱、高分辨率成像和穿透冰层雷达来检查该卫星，以确定地表化学成分、冰盖厚度及其地下过程。这些测量还可以表明生命是自然发生在卫星上，还是通过陨石引入的。两者可能都无法直接探测到生命。“我们还没有达到那个阶段，”帕帕拉多说。“我们还处于宜居性阶段：这个环境是否真的像我们认为的那样含有水？”

研究人员对土星的两个卫星也提出了类似的问题。小卫星恩塞拉多斯（Enceladus）从其南极喷射出大量水蒸气羽流。六月份，研究卡西尼号轨道器数据的研究人员报告说，该羽流可能源自地下盐水储层。“如果羽流将微生物喷射到太空，”菲利普斯说，“那么探测器就有可能采集到它们并找到（生命）的真正证据，而无需着陆。”卡西尼号也证实了土星最大的卫星泰坦（Titan）表面存在甲烷湖，NASA正在权衡是否在2016年向那里发送一个类似船只的探测器，以在其中寻找生命的迹象（参见《科学》杂志2011年9月号的“太空船”特写）。

遥远之处

1995年，瑞士研究人员证实了51 Pegasi b的存在，这是第一颗已知的绕类太阳恒星运行的系外行星。自那时以来，天文学家已编目了500多颗系外行星。其中许多行星是气态巨星和冰巨星，无法支持我们所知的生命，但其中一些，特别是那些质量更接近地球的行星，可能具备更适宜生命存在的条件。

利用2009年3月发射的开普勒太空望远镜，NASA科学家现在可以测量天鹅座和天琴座15.6万颗恒星中一些恒星亮度的变化。这种变化表明一颗行星正在从恒星前方经过，它们使天文学家不仅能计算出行星的物理大小，还能计算出其质量和密度，从而了解其基本构成——例如是岩石还是海洋，而非气体。自NASA于2月首次发布开普勒数据以来，科学家们已确认了17颗系外行星的存在。另有1200多颗候选行星有待审查，其中54颗位于其中心恒星的宜居带内。哈佛大学生命起源倡议主任迪米塔尔·萨塞洛夫（Dimitar Sasselov）研究开普勒行星。他说，利用该望远镜的科学家将在未来两年内发现一颗宜居带内的地球大小的行星。“开普勒是一个改变游戏规则的工具，”他说。“不仅因为行星发现速度的加快，更重要的是因为它能够触及我们最感兴趣、最兴奋的那些行星。”

“开普勒是一个改变游戏规则的工具。它能够触及我们最感兴趣、最兴奋的那些行星。”科学家们正在研究直接测试这些行星生命迹象的方法。可见光和红外波长的大气光谱对应于各种气体组合的存在，而某些组合可能表明生命过程正在进行。例如，行星上水的存在、二氧化碳和臭氧的存在将表明其表面正在进行光合作用。

科学家们还没有能力在遥远的距离上确定大气生物信号。如果资金充足，NASA将在2018年与ESA和加拿大航天局合作发射詹姆斯·韦伯太空望远镜，该望远镜将开始提供一些数据。NASA和ESA也在考虑更大、更高分辨率的红外天文台的概念。新世界任务（New Worlds mission）是NASA的一项可能在2027年之后飞行的项目，它将使用内部日冕仪和外部遮光器来阻挡可能影响生物信号读数的星光。在一项概念中，科罗拉多大学设计的“新世界观测者”（New Worlds Observer），一个160英尺的花形“星辉”，将飞行在天文台前方5万多英里处，将阴影投射到望远镜上，从而能够更好地分辨目标系外行星。

到那时，科学家们将积累一个相当大的有希望的系外行星名单。目前，最好的目标是Gliese 581 d，这是一颗距离地球20光年的行星，其质量至少是地球的五倍。今年夏天，与计算机模型合作的法国科学家预测，这颗绕着红矮星在其宜居带寒冷外缘运行的行星可能拥有稳定的气候和液态地表水。日内瓦大学（瑞士）天文学家斯蒂芬·乌德里（Stéphane Udry）及其团队在2007年发现了Gliese 581 d。他说，这颗行星可能形成于离太阳更远的地方，然后迁移到目前的位置。随着向内迁移，行星上的冰可能融化形成海洋，使其成为第一个已知的海洋世界。

未来景象

正如科学家们可以利用大气线索来确定某个行星或卫星上存在生命的几率一样，他们也可以利用这些线索来猜测这种生命可能采取的形式。NASA戈达德太空研究所的生物气象学家南希·基昂（Nancy Kiang）说，适应昏暗红矮星的植物可能看起来是黑色的，因为它们会进化出吸收红外线的能力。与此同时，SETI研究所的天文学家塞思·肖斯塔克（Seth Shostak）说，动物，尤其是地球般的岩石或海洋世界上的动物，可能具有更熟悉的设计。例如，头部将感觉器官——眼睛、耳朵、胡须——靠近大脑，减少反应时间，增加动物的生存几率。他说，这种高效的设计可能很普遍。在六月份的天体生物学会议上，安德烈·芬克尔斯坦说，外星人可能看起来很像我们：不仅有头部，还有两条胳膊和两条腿。剑桥大学的古生物学家西蒙·康威·莫里斯（Simon Conway Morris）也提出了一个类人智能生命模型。

“我们一直在寻找像我们一样的生物。那里的大部分智能都不是生物的。”肖斯塔克则不确定生命最高级形式是否会非常熟悉。“从技术文明到拥有人工智能的时间非常短，”他说。“我们一直在寻找像我们一样的生物，生活在我们这样的星球上，而事实上，我认为那里的大部分智能都不是生物的，”而是人工智能。

约翰·普里斯库（John Priscu）对外星生命的外观同样持开放态度。“我敢打赌我们已经直视过它了，”他说，“但不知道我们在寻找什么。”

未解遭遇简史

1966年波特奇县UFO追逐事件

1966年4月17日凌晨5点左右，波特奇县警长办公室的两名警官在俄亥俄州拉文纳附近的天空中看到一个移动的椭圆形物体。另外两名警官加入了他们，他们追踪了该物体85英里，直到在宾夕法尼亚州康威附近失去它的踪迹。这个事件启发了电影《第三类接触》中的类似警车追逐。调查后，空军表示警官们看到的是一颗卫星和金星。这与警官们的报告相矛盾，报告称该物体低空飞行，并且左右移动。

“哇！”信号，1977年

天文学家杰里·伊曼（Jerry Ehman）在俄亥俄州立大学的大耳朵望远镜（Big Ear telescope）上偶然发现了持续两分钟的无线电信号，其中出现了独特的代码“6EQUJ5”。无线电望远镜过去使用字母数字代码来表示信号强度。6EQUJ5表示一个信号的强度是正常深空辐射的30倍，这促使伊曼在空白处用红笔写下了“Wow！”。该信号从未得到解释，也未被再次发现。另一个谜团是：它以近1420兆赫的频率广播，这个频率是氢原子共振的频率，也是科学家们认为地外文明选择的通信频率。

1980年伦德尔沙姆森林事件

12月下旬，查尔斯·霍尔特中校带领一个由十多人组成的团队进入英国的伦德尔沙姆森林，调查关于不明飞行器坠毁的报告。在森林里，他们遇到了一件霍尔特描述为漂浮的红眼，它“突然爆炸”并开始降下光芒，然后完全消失。这次事件可以说是记录最充分的遭遇事件：团队成员提供了相互印证的说法，签署了宣誓书，并有事发时的录音带。最常见的解释是，团队看到的是附近的奥福德内斯灯塔。